高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第1章 安培力与洛伦兹力第3节 洛伦兹力的应用当堂检测题

1.3洛伦兹力的应用基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．一个带正电荷的粒子（重力不计）穿过图中匀强电场和匀强磁场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转时，应采用的办法是（　　）

A．增大电荷质量

B．增大电荷量

C．减小入射速度

D．增大磁感应强度

2．有一质量为m、电荷量为-q的小球停在绝缘水平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示。为了使小球飘离水平面，下面可行的办法有（　　）

A．使小球向左水平运动，速度大小为 B．使小球向右水平运动，速度大小为

C．使磁场以向左水平运动 D．使磁场以竖直向上运动

3．两根长直导线，垂直穿过光滑绝缘水平面，与水平面的交点分别为M和N，两导线内通有大小相等、方向相反的电流I，图为其俯视图。A、B是该平面内M、N连线中垂线上两点，从B点以一指向A点的初速度v释放一个带正电的小球，则小球的运动情况是（　　）

A．小球将做匀速直线运动 B．小球先做减速运动后做加速运动

C．小球将向左做曲线运动 D．小球将向右做曲线运动

4．如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场（图中未画出），一电子以某一初速度对准磁场区域的圆心射入磁场，偏转后离开磁场区域。若想让电子在磁场中运动时间为原来的1.5倍，则入射速度应变为原来的几倍（其他条件不变）（　　）

A．1.5 B．倍 C．倍 D．倍

5．带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，（　　）

A．油滴必带正电荷，电荷量为

B．油滴必带正电荷，比荷

C．油滴必带负电荷，电荷量为

D．油滴带什么电荷都可以，只要满足q＝

6．回旋加速器是利用较低电压的高频电源使粒子经多次加速获得巨大速度的一种仪器，工作原理如图．下列说法正确的是（   ）

A．粒子由A0运动到A1比粒子由A2运动到A3所用时间少

B．在D形盒半径和磁感应强度一定情况下，同一粒子获得的动能与交流电源电压有关

C．粒子的能量由电场提供

D．高频电源的周期与被加速带电粒子做匀速圆周运动的周期无关

7．如图，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器电阻为R，所有的开关均闭合。两平行极板间有匀强磁场，一带电粒子正好以速度v水平匀速穿过两板，以下说法正确的是（　　）

A．该粒子一定带正电

B．如果将开关K1断开，粒子将继续沿直线穿出

C．如果将开关K2断开，粒子可能从上板边缘穿出

D．如果将开关K3断开，把b板向下移动少许，粒子可能从上板边缘穿出

8．如图所示，一个理想边界为PQ、MN 的匀强磁场区域，磁场宽度为d，方向垂直纸面向里．—电子从Ｏ点沿纸面垂直边界pq以速度进入磁场．若电子在磁场中运动的轨道半径为在,O'点在MN上，且OO'与MN垂直．则下列判断正确的是

A．电子将向右偏转

B．电子打在MN上的点与O'点的距离为d

C．电子打在MN上的点与O'点的距离为

D．电子在磁场中运动的时间为

9．一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示．图中直径MN的两端分别开有小孔．筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动．在该截面内，一带负电的粒子从小孔M射入筒内，射入时速度沿MN方向．当筒转过θ(θ＜π)角时，该粒子恰好从小孔N飞出圆筒．不计重力．若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为(       )

A．ω/B B．ω/2B C．2ωθ/3πB D．2ωθ/πB

10．质谱仪是分离和检测不同同位素的仪器。如图所示为某质谱仪的工作原理图，现利用这种质谱仪对某元素进行测量，该元素的粒子从粒子源O无初速飘入加速电场，加速后由A点垂直进入垂直纸面向外的有界匀强磁场中，最后到达B点出口，测得A点到B点的距离为L，不计粒子重力，则（　　）

A．粒子一定带正电；L越大，粒子的质量与电荷量之比一定越大

B．粒子一定带正电；L越大，粒子的质量与电荷量之比一定越小

C．粒子一定带负电；L越大，粒子的质量与电荷量之比一定越大

D．粒子一定带负电；L越大，粒子的质量与电荷量之比一定越小

11．如图为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（　　）

A．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的半径变大

B．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将变大

C．仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的半径变大

D．仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期将变大

12．如图所示，有一混合正离子束先后通过正交电场、磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的 （　 　）

A．动能 B．质量

C．电荷量 D．比荷

13．如图所示,空间有匀强电场(图中未画出)和水平匀强磁场,与磁场垂直的竖直面内,有一带电小球从M沿直线运动到N,MN与水平方向夹角为α,下列说法可能正确的是

A．小球一定带负电 B．小球所受电场力大小与重力大小相等

C．电场方向沿竖直方向 D．从M到N过程中,小球克服电场力做功

14．下列说法正确的是（　　）

A．图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压U

B．图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出B极板是发电机的负极，A极板是发电机的正极

C．图丙是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是

D．图丁是霍尔效应示意图，导体上表面的电势比下表面的高

15．将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒）沿如图所示方向射入磁场，下列说法正确的是（        ）

A．正电荷向A板偏转

B．负电荷向A板偏转

C．洛伦兹力对正电荷做正功

D．洛伦兹力对负电荷做正功

二、填空题（共4题）

16．如图所示，地面附近的空间存在着足够大的水平匀强磁场（磁感应强度大小为B，方向见图）和与之垂直的水平匀强电场 (场强大小为E，方向未画出)，一个带电质点在与磁场垂直的平面内沿直线斜向上运动(图中虚线)，该直线与电场线所夹锐角为θ，设在运动过程中质点的电量和质量都不变，则该质点带______电，经过该直线上的M点时运动速度大小为____．

17．对回旋加速器的工作原理的理解。

(1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式___________，粒子运动速率增大，其运动半径将___________（填“增大”“减小”或“不变”，下同），周期___________。

(2)如图所示，要确保粒子每次经过D形盒的间隙时，都受到合适的电场力而被加速，则产生交变电场的频率应___________（填“大于”“小于”或“等于”）粒子运动的频率。

(3)带电粒子获得的最大能量与D形盒的___________（填“半径”或“周期”）有关。

18．如图是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连，以达到加速粒子的目的．已知D形盒的半径为R，匀强磁场的磁感应强度为B，一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为零开始加速．根据回旋加速器的这些数据，可知该粒子离开回旋加速器时获得的动能为_________；若提高高频电源的电压，粒子离开回旋加速器的动能将_________．（填“增大”、“减小”或“不变”）

19．某同学用图甲所示装置测量磁场的磁感应强度。含有大量一价的正、负离子导电液体流过水平管道，管道长为l、宽为d、高为h，置于竖直向上的匀强磁场中。管道上下两面是绝缘板，两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S、电阻箱R、灵敏电流表G（内阻为Rg）连接。管道内始终充满导电液体，忽略导电液体的电阻，液体以恒定速度v通过。闭合开关S，调节电阻箱的取值，记下相应的电流表读数。

（1）若侧面M导体板带正电，则液体通过管道的方向为___________（选填“自左向右”或“自右向左”）。

（2）如图乙所示为灵敏电流表G在某次指针所指的位置，其读数为___________μA。

（3）若某次电阻箱接入电路的阻值R与相应的电流表读数I，则磁感应强度B= ___________（用题中物理量字母I、R、Rg、d、v表示，且均为国际单位）。

三、综合题（共4题）

20．一个质量为、电荷量为的粒子，从容器下方的小孔飘入电势差为的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打在照相底片上。求：

（1）求粒子进入磁场时的速率。

（2）求P点距S2的距离。

21．如图，直线MN、PQ均与y轴平行，MN到y轴的距离为d，PQ到y轴的距离为5d。在y轴与x之间的区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。MN、PQ之间y<0的区域内存在匀强电场，电场方向与x轴夹角为。一个质量为m、电量为+q的粒子，从y轴上到O点相距为d的S点，沿平行于x轴方向射入匀强磁场。一段时间后，粒子从x轴上的A点（未画出）进入电场，进入电场时粒子的速度方向与x轴夹角为。从直线PQ上的C点（未画出）离开电场时，粒子的速度方向恰好与x轴平行，不计粒子的重力。求：

(1)粒子的初速度；

(2)AC两点的电势差；

(3)若在直线右侧某个区域还存在垂直于纸面的匀强磁场，由于该磁场区域的存在，能使粒子恰好回到原出发点S，且速度方向仍与y轴垂直。求该磁场区域磁感应强度的最大值。（可以使用根号表示）

22．汤姆生在测定阴极射线比荷时采用的方法是利用电场、磁场偏转法，即测出阴极射线在匀强电场或匀强磁场中穿过一定距离时的偏角．设竖直向下的匀强电场的电场强度为E，阴极射线垂直电场射入、穿过水平距离L后的运动偏角为θ（θ较小，θ≈tanθ）（如图A）；以匀强磁场B代替电场，测出经过一段弧长L的运动偏角为φ（如图B），已知阴极射线入射的初速度相同，试以E、B、L、θ、φ表示阴极射线粒子的比荷的关系式。（重力不计）

23．一个质量为 m电荷量为q的带正电粒子，从x轴上的P（a， 0）点以速度v，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限， 不计重力。求∶

（1）粒子做圆周运动的半径；

（2）匀强磁场的磁感应强度的大小；

（3）粒子在磁场中运动的时间。

参考答案：

1．C

2．A

3．A

4．C

5．A

6．C

7．C

8．D

9．A

10．A

11．C

12．D

13．B

14．C

15．A

16．     正    

17．          增大     不变     等于     半径

18．          不变

19．     自左向右     160     （凡是满足这种关系式都可以）

20．（1）；（2）s=

21．(1)；(2)；(3)

22．

23．（1）；（2）；（3）